Por Katherine Bourzac
Traducido por Alejandro Ramos de la Peña
Por primera vez, los investigadores han hecho cables eléctricos de nanotubos de carbono que son tan buenos conductores de corriente como los cables de cobre. Estos cables de nanotubos podrían ayudar a llevar energía renovable más allá de la red eléctrica, proporcionando un cableado ligero para ser usado en vehículos más eficientes y en aviones, y hacer conexiones en chips de computadora de baja potencia. Los investigadores de la Universidad de Rice acaban de demostrar cables de nanotubos de carbono en un sistema práctico y están diseñando una línea de fabricación para producción comercial.
Hacer cables de nanotubos, ligeros y eficientes como los de cobre, ha sido un objetivo de la nanotecnología desde la década de 1980. Nanotubos de carbono individuales – tubos huecos a nanoescala de carbono puro – son mecánicamente más fuertes y más conductivos que el cobre. Pero a menos que los nanotubos de carbono sean capaces de manifestar una configuración de fibras de gran longitud, las estructuras más grandes, construidas a partir de ellos no presentaran las propiedades superlativas de los tubos individuales.
Se ha requerido de años de pruebas en el laboratorio para determinar las técnicas correctas de ensamblaje. Gracias a la dirección de los investigadores por los profesores de ciencia de materiales de Rice Pulickel Ajayan y Enrique Barrera se ha logrado la construcción de cables de nanotubos de carbono tan buenos como los cables de cobre. Los nanocables del grupo de investigadores han logrado una combinación de propiedades sin precedentes. Son mecánicamente fuertes y lo suficientemente flexible como para ser anudados o tejidos a lo largo de los cables. Conducen alrededor de 100,000 amperios de corriente por centímetro cuadrado de material, aproximadamente la misma cantidad de los cables de cobre, pero pesan una sexta parte. Superan al cobre en un cuanto a la densidad de corriente, lo que significa que deben ser capaces de llevar más electricidad a largas distancias sin perder energía en forma de calor, un problema común con la red eléctrica actual, y con los chips de computadora. Además, no se corroen por que están hechos de carbono y no de metal.
Los nanotubos de carbono varían en su conductividad, longitud y número de capas. El grupo de investigadores de Rice encontró que el mejor funcionamiento fue presentado por los nanotubos de mayor longitud y doble pared, que fueron proporcionados por colaboradores de la Universidad de Tsinghua en Beijing. Los electrones se mueven a través de los nanotubos individuales muy rápidamente, pero la corriente se hace lenta cuando los electrones deben saltar de un nanotubo a otro. Mientras más largo sea el nanotubo, serán menos los brincos que un electrón tendrá que dar.
El proceso de producción de nano cables comienza con un trozo de nano tubo de pared doble que ha sido tratado para eliminar impurezas. Los investigadores añaden ácido sulfúrico a los nanotubos para que puedan difundirse en una película fina. A continuación, sujetan el borde de la película con unas pinzas para empezar a hacer una fibra, y tiran con una fuerza constante para obtener un cable largo, similar a la forma en que el hilo de lana se hace tirando y girando.
Se elimina el ácido del cable y se expone a vapor de yodo a alta temperatura. El yodo penetra en los nanotubos dentro del cable y aumenta la conductividad del cable sin afectar sus propiedades mecánicas. El grupo de Rice ha demostrado que la conductividad no se ve afectada cuando los cables se anudan juntos para hacer cables más largos.
Para demostrar que los cables hechos de esta manera pueden transmitir una línea de voltaje estándar, los conectaron a una bombilla fluorescente usando un enchufe de pared convencional y dejaron encendido el foco por varios días. Este trabajo se describe en línea en la revista Nature Scientific Reports.
Imagen y Texto obtenidos de: http://www.technologyreview.com/energy/38615/?mod=chfeatured
